DE2029836A1 - - Google Patents
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- G01S13/524—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves based upon the phase or frequency shift resulting from movement of objects, with reference to the transmitted signals, e.g. coherent MTi
- G01S13/526—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves based upon the phase or frequency shift resulting from movement of objects, with reference to the transmitted signals, e.g. coherent MTi performing filtering on the whole spectrum without loss of range information, e.g. using delay line cancellers or comb filters
- G01S13/528—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves based upon the phase or frequency shift resulting from movement of objects, with reference to the transmitted signals, e.g. coherent MTi performing filtering on the whole spectrum without loss of range information, e.g. using delay line cancellers or comb filters with elimination of blind speeds
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Description
Telefon: 83 IS 10 Postscheckkonto ι München 117078 (
βοοο Moneh.n 60,
ID. Jun? 1970
10.1 , Bd.Murat
Di· Erfindung b·aieht sich.auf ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur elektromagnetischen Erfassung oder "Impuls-Radar-Anlagen"
mit gewobbelter Folgefrequenz.
009852/1S29
Bekanntlich wird dl· Folgefrequenz von lepul«-Radar-Anlagen
gewobbelt, damit wan in Empfängern mit Ausschaltung der Echo* von festen Zielen oder "Fix"-Echos (in der
internationalen Literatur "EEF"- oder"M.T.I."-Anlagen) vermeidet, daß die Echos von beweglichen Zielen unterdrückt werden, deren Geschwindigkeit, die in diesem Fall
Blindgeschwindigkeit genannt wird, derart ist, daß die kohärente Phase des entsprechenden Echos sich während
einer Folgeperiode der Radar-Anlage um /Rändert.
Ss wird daran erinnert, daß man unter der kohärenten Phase
die Phasendifferenx zwisohen der Trägerwelle des Echos und einer in Phase mit der Trägerwell· des entsprechenden
ausgesandten Impulses stehenden Well· versteht.
Die Wobbelung der Folgefrequenz hat jedoch die Gegenwirkung, daß das Spektrum der Fix-Echoβ verbreitert wird. In
den Radarempfängern vom Typ EEF vermischen pich diese Spektren
daher teilweise mit denen yron beweglichen Echos und
es wird keine vollständige Unterdrückung der Fix-Echos mehr erreicht, wodurch die Wirksamkeit dieser Anlagen
herabgesetst wird.
In der Patentanmeldung P 17 66 212.3 der Anmelderin wurde
eine Radaranlage mit Wobbelung der Folgefrequenz vorgeschlagen, wobei die Fix-Echos vollständig ausgeschaltet werden.
Dieses Ergebnis wird durch eine zusätzliche Modulation erhalten. .
deren
00985-2/162?
_ 3 _ 20298
deren Empfänger benachbarte Entfernungskanäle aufweisen, von denen jeder seinen Pilterkreis besitzt, wobei diese ,
Empfänger in der internationalen technischen Literatur unter der Bezeichnung "Hange gate filters" oder Entfernungstor-Filter
bekannt sind.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich dagegen auf Radar-Anlagen,
deren Empfänger ein Kamm-Filter ("comb filter circuit") enthalten, d-h. in welchen zur Ausschaltung
der Fiχ-Echos die Differenzen zwischen den bei mehreren
aufeinanderfolgenden Folgeperioden erhaltenen Meßergeb- έ
nisse gebildet werden.
Im Gegensatz dazu, was bei Empfängern mit "Range gate
Filtern" vorgeht, wo lediglich der erste Teil des Störspektrums ausgeschaltet wird, muß in den Empfängern mit
Kammfilterung das gesamte Störspektrum ausgeschaltet werden, was durch die in der genannten Patentanmeldung vorgeschlagene
Modulation nicht erreichbar ist.
Die Erfindung schafft ein Verfahren zur Kompensation
der Verbreiterung de· Fix-Echo-Spektrums in Anlagen zur
elektromagnetischen Erfassung Bit gewobbelter Folgefrequenz, wobei bein Empfang das Nutzsignal eines Ziels auf Grund
der Differenzen von aufeinanderfolgenden, von diesem Ziel empfangenen Signalen gebildet wird, dadurch gekennzeichnet,
daß eine bewertete Suame dieser Differenzen gebildet wird, wobei die Bewertungs-Koeffizienten so
gewählt werden, daß diese auf die Werte zurückgeführt werden, die sie bei Abwesenheit der Wobbelung besäßen.
An
009852/1629
An Hand dar Figuren wird dia Erfindung beispielsweise
ηKhar erlätert. Ea zeigern
Fig.1 daa Blockachaltbild einer bevorzygten Ausführungβ-fon
der Erfindung, und
Fig.2 - 7
der Erläuterung dienende Diagramme.
Daa Schaltbild der Fig.1 zeigt in allgemeiner Form eine Impuls-Radar-Anlage mit gewobbelter Folgefrequenz und Kammfiltrierung
gemäß der Erfindung, wobei zur Erläuterung angenommen wird, daß die Signale numerisch verarbeitet werden.
Ea aind allgemein bei E die bekannten Sendeachaltungen und
bei Sy die allgemeine Synchroniaationaanordnung dargestellt,
welche an der Klemme a. die Sendeeynchronsignale mit der gewobbelten
Folgefrequenz und an. der Klemme a' Probewertentnahmeaignale liefert, da es sich um den Fall einer numerischen
Verarbeitung handelt..
Ein Überlagerungsoszillator OL liefert die Hilfsteile, welche
für die Umsetzung in die Zwischenfrequenz erforderlich ist, und xwar einerseits in der Misehstufe M1 für die von derY
Empfangsantenne AR aufgefangenen Signale, wobei dieae Antenne bai dar dargestellten Ausführungsform von der Sendeantenne AE
getrennt dargestellt ist, jedoch natürlich auch mit dieser letzteren zusammenfallen kann, wenn ein Duplexer vorgesehen
iat, und andererseits in der Miechatufe M_ für die Sendeaignale.
stufe
009852/1629
stufe A1 und die Mischstuf· M„ mit dem Phasensteuer- ; ,1
eingang dea kohörenten Oszillators OC gekoppelt. Zwei
kohärente Detektoren P. und P„ , welche parallel an
Ausgang der Verstärkerschaltungen A1 angekoppelt -sind,
empfangen als Bezugswelle die kohärente Oszillatorwelle, und zwar der Detektor P1, der den Empfangekanal,
den sogenannten "Kosinus-Kanal" speist, direkt und der
Detektor P„, der denEmpfangskärial,' den sogenannten
"Sinus-Kanal" speist, nach Phasenverschiebung um /Γ/2
in der Anordnung PH. Da bei dieser Ausfuhrungsform die
empfangenen Signale numerisch verarbeitet werden, sind
Probewertentnahme-Codieranordnungen. SP.. und SP2 , welche
durch die Signale an der Klemme s„ gesteuert werden, jeweils
mit den Ausgängen der Detektoren P1 und P2 gekoppelt. In an sich bekannter Weise werden die Probewerte
derart entnommen, daß man je Echo über zwei Probewerte verfügt, Di· Probewerte jedes Kanals werden in numerischen
Speicher schaltungen N. und N„ gespeichert, welche
derart ausgelegt sind, daß man an drei Klemmen gleichzeitig drei aufeinanderfolgenden Folgeperioden entsprechende
Probewerte abnehmen kann* . ■ - . ·'-·■
Von jedem Speicher sind lediglich die drei Klemmen und die
den gleichen Probewerten eines einzigen Ziels entsprechenden Kästchen dargestellt, das sind die Kästchen B. „ und
B. . für dtn Kosinus-Kanal und dl· Klemmen *?-, feg, b„ sowie
die Kästohen C,_2 und cii für den Sinus-Kanal
und die Klemmen JJ^1, Ϋ*2» /V Di* bi" hierher beschrie
bene Schaltung ist vollständig bekannt.
Bei den bekannten Anlagen wird 4a» Nutζ-Video-Signal durch
eine feste Kombination von Differenzen der paarweise bei
aufeinanderfolgenden
0 09852/162 9 *" "" "'" ^ ° ° BÄD
202983Θ
— ο —
aufeinanderfolgenden Folgeperioden abgetasteten Signale... :«:f-e
gebildet.
Diese Differenzen weiden In den Verstärkern A^ .unä ik~- iein1-fach
addiert lind das bei U erhalrtene Nütz3£gnal wiscd ^auf ,.■-Grund
dieser Summe beispielsweise durch Demodulation und
Filtrierung in der Anordnung FD verarbeitet.
von Diferenzen gebildet,, wobei die Bewertungs.koeffissienten
zeitlich in Abhängigkeit von der Wobbelungsfunktion veränderlich sind.
In jeden Kanal, also in den 31ημβ- und den Kqsinue-K§nal,,^
ist eine Bewertungeanordnung Wj bzw. ¥„ eingesetzt..Bei- ^1.
spielsweise sind zwischen die Verstärker A01- A^.und den
Verstärker A^ zwei algebraische Vervielfacher MP1 und
und zwischen die Verstärker A^, A^ und^dön Veiat^ärker
zwei Vervielfacher MP„, MP^ eingesetzt"i Ee handelt aieh'um
Vervielfacher mit veränderlichen Koeffizientefnv Welch« ^ *,;
durch die Signale am Ausgang s-J.""gesteüerf -'werden, -;diäν
oben erläutert -, die BewertüngskoeffizieiiteTi Vöriitreffenden
Folgeperiode abhängen. : ^ : r
In jedem Zeitpunkt sind die Vervielfachungskoeffizienten von MP„ und MP^ gleich denjenigen von MP1 bz.w>- M|-2!.]V,;^,
BAD ORIGINAL
009ÖS2/1&W ■'-·'■T-·-^
Cf. '
Verstärkungsfaktor und ein Analog-Digital-Umsetzer nachgeachaltet
sind.
Man sieht, daß die erfindungsgemäße Anordnung in bereite
bestehend· Anlagen ohne große Änderung eingebaut werden kann, da lediglich die Bewertungsschaltungen Vg und, V1
eingesetzt werden müssen.
den Nachteile beseitigt werden können und wie man die Be- g
wertungskoefflzienten bestimmt.
Zur Erläuterung ist in Fig.2 daa Amplituden-Frequenz-Spektrum
der Fix-Echos in einer Anlage alt kontinuierlicher Raunabtastung dargestellt, wobei die Folgeperiode abwechselnd
gleich T ιΔϊ und T - Δτ ist.
Die Elementar-Spektren der Fix-Echos mit der Breite 2 FR/N,
wobei N die Anzahl der Echos je Ziel und FR m 1/T ist,
haben eine dreieckige Fora, die auf der Antennendrehung beruht, wobei diese letztere bei Abwesenheit der Wobbelung ]
nur Hauptepektren S-, S-, S2 ··· entstehen läßt, deren Mit- j
tenfrequenzen O, FR, 2 FR ... diejenigen der einzigen Linien \ ä
sind, die nan für diese Echos bei Abwesenheit der Antennenbewegung hätte.
Die Wobbelung führt Störspektren O], CZ, ... herbei. Die Anzahl
von Stttrspektren zwischen zwei Hauptspektren hängt von der An-v
zahl von verschiedenen Perioden der Wobbelungsfunktion ab "*
und
0 0-9 852/1629 bad qriqinal j
und ihre Anordnung hängt von den Relativwerten dieser
Perioden ab.
Bei den gewählten Beispiel (zwei Perioden) lat ein StUr-•pektrua
je Mittlerer Periode vorhanden, das von den Hauptapektren gleiche Abstände besitzt.
Bei Abwesenheit der Wobbelung können die Probewerte einer Spektralkomponente f (wobei f zwischen kFD - FR/N und
kFR + FR/fr liegt und k eine beliebige ganze Zahl ist) des
auf der Antennenbewegung beruhenden Spektrums grafisch
—ψ —} —^
durch Vektoren A_, A1, A_ in Fig,3 mit der gleichen Amplitude
A und im gegenseitigen Winkelabstand W T dargestellt
werden, wöbe i O) ■ 2 fit. Die Gruppe dieser Vektoren kann
insgesamt in komplexer Schreibweise durch A mi(fZ f1*o
geschrieben werden, wobei 2fr ft der Winkel des ersten
Yektors (K « θ) mit einer Besugsachise OX ist.
Die Amplituden der Projektionen di®@®r Vektoren auf die
Achse OX und OY , die «us der Aohe© OX durch die Drehung
JT/Z im trigonoaetrisohen Sinn hervorgeht, entsprechen
den Amplituden der entsprechend®« Signale bei dieser
Spektralkomponente am Ausgang der Betektoren P1" und P„ '
in Fig.1 bei Abwesenheit der Wobbelung.
Wenn man mit D. die Vektoren A. - Ai„i » wobei i '» 1,2 ...,
und mit D die Länge der Vektoren D^ bezeichnet, können
die Differenzen zwischen den Probewerten von zwei aufeinanderfolgenden Folgeperioden für die betreffend« Spektralkomponente
durch den Vektor D eJ «BI V0
dargestellt werden, wobei^o eine Konstante 1st,
BAD ORIGINAL
Wenn
009852/1629
202983Θ
Wenn eine Wobbelung stattfindet, sind die Differenz-Vektoren nicht mehr gleich, wie aus Fig.k ersichtlich.
Im Zeitpunkt tt mißt man anstatt der Differenz D? die
Differenz A1* welche sich aus zwei Vektoren
zusammensetzen kann.
schreiben kann ™
1 und D2 sind die Vektoren, die man bei Abwesenheit der
Wobbelung erhalten würde, d.h. die Differenz-Vektoren in Pig.3..
Das Spektrum der gewobbelten Differenzen setzt sich daher
zusammen aus t
a) einem Spektrum, welches nicht von der Wobbelung abhängt
und den Vektoren D. entsprichtt
b) einem Spektrum, welches den Fehler-Vektoren, wie dem
"7* Vektor ^ entspricht.
zen4. auf die Differenzen D. zurückzuführen. Dies hat -. '
i i /
zur Folge, daß zusätzliche Null-Werte in diesen Störspektren
erzeugt werden, welche der Frequenz entsprechen, für die£.\-\~.-'
die Bewertungskoeffizienten berechnet worden sind* "''"^,^" "f
Da die Differenz-Spektren bereits abgeplattet worden sind,
wird die Kompensation praktisch für das ganze Spektrum her-
vorgerufen.
009852/1629 '
BAD ORSGS-MAL
vorgerufen, wenn der Null-Vert in der Mitte desselben
angeordnet war.
Venn mn beim Beispiel der Radaranlage alt doppelter Folgeperiode
f - fn/2 , d.h. FR/2N, setzt, werden die StOr-
spektren praktisch ausgeschaltet.
Fig.5t in der die Vektoren Δ ,.Δ , Δ.aufgetragen sind,
zeigt, daß der Vektor D~ duroh die Stunme des mit einem Koeffizienten
Aή multiplizierten VektorsoL« und des mit
einem Koeffizient^ β ~ multiplizierten Vektors Δ.. gebildet
werden kanns
Δ,
und allgemeiner durch ein Radarsignal, dessen Vobbelungs-
Periode η + 1 Impulse, d.h. η Folgeperioden umfaßt,
wobei der Vektor D. ( wobei i « 1, 2, ...n) auf Grund der
Vektoren Λ. und Δ.', durch die bewertete Summe
**i i-l
gebildet werden kann, wobeiöC„, /j _ und allgemeiner 0^- ., f*.
vom Rang i der betreffenden Folgeperiode abhängige skalare
Zahlen sind.
Wenn man T. gleich dem Zeitintervall zwischen (intern und
dem (i+i)-ten Impuls eine.¥obbelungsperlode setzt, wobei
i » 1t 2, 3 ...k, k + 1 die zwiseEon dem ersten und dem
letzten liegende Impulszahl ist, die Impulse einer Wobbelung«-
periode jeweils von 0 bis k durchnumeriert sind und f nahe
009852/1629
liegt,
kann md schreiben
kann md schreiben
wobei folgend· Definitionen geltent
k / J ■ 1 J .. . .
T. ■ Bviechen de« Iapnl«, für den die Differens Δ. beet
last lat; und dea vorangehenden Iapula varatreiohende
Zelt oder i-te Folgeperiode|
t , m Zeitdifferenz, welche aeit de· ersten Iapula der
Periode bis fur Mitte der (i-i)-ten tatsächlichen
Folgeperiode und bis sur Mitte der (i-1)-ten Mittleren
Folgeperiode veratrlohen ist, d.h.
♦ T,
Das Diagramm der Fig.6 seigt die Werte der Parameter T, T.,
tmi , At^. für eine ¥obbelungsperiodet die drei aufeinanderfolgende
Folgeperioden umfaßt, deren Zeitdauer in den Verhältnissen 6,5, k stehen.
Map
009852/1629
202983a
T - -1 ( T1 + T2 «■ T) - 5
tel- 0,5 Ät., . 5
" 5»5
| woraus | folgt |
| 1 | • Oi75 |
| C^ 2 | - 0,82 |
und βλ m 0,125
β 2 « 0,15
« 0,11
Ia allfaaiainaran Fall könnend . und/7. berechnet werden,
inden auf dia Achsen OX und OT die Vektoren D. und Aj, Λ._- projiciert werden. Auf einfachere Veiee geetattet
die grafieche Konstruktion in jeden Flail eine schnellere
BestiBsmng dea Koeffisienten mit ausreichender Genauigkeit.
Die Kompensation der Wobbelung durch Bewertung von Differenzen
gevttß der Erfindung iat auf alle Radaranlagen anwend-
bar, welch'e den Dopplereffekt ausnutzen und welche keine
Entfernungezweideutigkeit aufweisen. Sie ist insbesondere brauchbar, wenn die Anzahl von Echos je Ziel verhältnis-
■KBig groß ist. Die einfache Durchführung derselben erfor
dert
009852/1629
ί : ■:.-■'
dert nur geringe zusätzliche Anordnungen.
Die Unterdrückung der Blindgeschwindigkeiten kann durch eine
eigentliche Wobbelung oder "kontinuierliche" Wobbelung
■ ■ ■ ■·■* , d.h. eine Wobbelung, deren Periode bzgl. der
Umdrehungszeit der Antenne klein ist, oder durch Änderung der
Folgefrequenz bei jeder Umdrehung erhalten werden.
Im ersten Fall muß die Kompensation kontinuierlich durchgeführt werden, wobei die verschiedenen Schos eines beliebigen |
Ziels den Impulsen entsprechen, welche mit unterschiedlichen
Zeltintervallen ausgesandt werden.
Im zweiten Fall ändert sich die Folgefrequenz, welche während einer bestimmten Anzahl von Folgeperloden konstant ist,
plötzlich bei einem gegebenen Seitenwinkel G, was eine Verbreiterung
der Spektren der Fix-Echoβ nur in der durch diesen
Seitenwinkel bestimmten Richtung mit sich bringt. Die Kompensation wird lediglich für die Ziele durchgeführt, weldie
in einem Winkelsektor G +AG festgestellt werden, wobei
Δ δ beispielsweise die Breite des Antennenbündels ist.
Sie wird an einer bestimmten Anzahl von Echos dieses Ziels
durchgeführt, wie wenn die Änderung der Folgefrequenz fort-
7 .-■■-.
schreitend stattfinden würde* In diesem Fall ist die mittlere
Periode T nicht konstant, sondern ändert sich.
Fig.7 zeigt die Werte der Parameter Τ,Δΐ^, t ί für einen solchen
Fall bei einer Änderung der Folgeperiode im Verhältnis
S/k. Man "verteilt" dabei diese plötzliche Änderung auf eise
bestimmte Anzahl p, beispielsweise drei, von Folgeperioden
zu
009852/1629
zu beiden Seiten des Änderungszeitpunktes.
Es sind daher (2p) Gruppen von Koeffissientenrf., Δ , zu
bestimmen. Aus der Fig. ist ersichtlich, daß die Werte
der Rechenparameter jeweils sinds
β 6 t β Ο»15
» 6
» 6
» 5
» 4
At 6 - 4
woraus sich ergibt
oC ο - 1 /*o - °
oi , - 0,93 β Λ - 0,02
el. 2 - 0,81 ft o » 0,09
| •*-a | a 0s6 |
| *-3 | « I8 35 |
| *ΐη4 | »1,35 |
| \5 | - 0,6 |
| tm6 | » 0,15 |
3 » 0,66 β3 - 0,22
(^4 = 0,90 ^j1 » 0,22
5 - 0,98 βκ - 0,1?
6 «1,03 ^jJ6 - O9O4
7 - 1
Die Erfindung kann auch, auf Anlagen mit nur oinos kohärenten
Detektorkanal und auf Anlagen mit analoger Verarbeitung
angewendet werden und die Anzahl van Probewerteajpt-
; nahmen
0 09852/1829
nahmen J· Echo in Fall ainar nuaerlachen Anlas·
kann von ζκ·1 varachiadan eein, wobei daa Vaeent-
lich· darin baataht, dafl wenigstens ein kohärenter
Dataktorkanal aowie Einrichtungen itn saitliohan ZuaaMaaafallanlaaaan
dar drai aufainandarfolgandan Echoa daa cl*iehan Ziala vorhanden aind.
0 0 9 8 5 2/1629 bad OR!G!NAL
Claims (2)
- Patenten SprücheVerfahren zur Kompensation der Verbreiterung des Fix-Echo-Spektrums in Anlagen zur elektromagnetischen Erfassung mit gewobbelter Folgefrequenz, wobei beim Empfang das Nutzsignal eines Ziels auf Grund der Differenzen von aufeinanderfolgenden, von diesem Ziel empfangenen Signalen gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine bewertete Summe dieser Differenzen gebildet wird, wobei die Bewertungskoeffizieäten so gewählt werden, daß diese auf die Werte zurückgeführt werden, die sie bei Abwesenheit der Wobbelung besäßen.
- 2.) Anlage zur elektromagnetischen Erfassung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer allgemeinen Synchronisationseinrichtung, wenigstens einem kohärenten Detektorkanai, welcher sogenannte "erfaßte kohärente Echoe" liefert, Anordnungen, Welche gleichzeitig in jedem Kanal drei aufeinanderfolgende kohärente Echos des gleichen Zieles liefern, wobei die beiden Differenzen dieser Echos paarweise nacheinander an zwei getrennten Ausgängen abgenommen werden, und einer Additionsschaltung für diese Differenzen jedes Kanals mit einer Filterschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage in jedem Kanal zwei Vervielfacher mit veränderlichen Koeffizienten aufweist, wobei die Vervielfacher von zwei Kanälen synchron mit der allgemeinen Synchronis«i?ionseinrichtung gesteuert werden und paarweise gleich sind und wobei diese Vervielfacher jeweils zwischen die getrennten Ausgänge und die Additionsschaltung eingesetzt sind.0098 52/1829
Applications Claiming Priority (1)
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- 1970-06-18 DE DE2029836A patent/DE2029836C3/de not_active Expired
Also Published As
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |